基于有限元的三维随机形貌结合面接触分析

机加工结合面表面形貌是三维的、随机的,传统的基于微凸体的接触模型由于进行了大量假设,其结论只能在较为苛刻的条件下成立。据结合面三维形貌测量得到的数据,重构出不同材料、加工方式的表面,采用有限元法建立了随机表面的接触模型,通过接触分析来获得了下结合面法向变形量随外载荷的变化规律,并推导出单位面积上结合面法向刚度系数的表达式。结果表明,结合面法向变形量与法向载荷基本符合幂指数函数关系;表面加工方式的不同对于结合面接触性能的影响较大,磨削表面的法向变形量明显小于铣削表面;除铸铁铣削表面外,其他结合面的法向刚度系数趋于稳定,彼此之间相差不大。